KR20180042600A - 광학모듈 - Google Patents

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Abstract

마운트, 이 마운트 위에 설치되는 레이저 다이오드 드라이버칩 및 복수 개의 레이저 다이오드를 설치하기 위한 서브마운트, 서브마운트 위에 설치되는 복수 개의 레이저 다이오드, 마운트에 설치되는 전기 신호 접속부, 전기 신호 접속부와 레이저 다이오드 드라이버칩의 신호 입출력 단자를 연결하고 레이저 다이오드 드라이버칩의 신호 입출력 단자를 서브마운트의 단자를 통해 레이저 다이오드에 연결하는 회로를 구비하여 이루어지는 광학모듈에 있어서, 레이저 다이오드 전방 측면은 서브마운트 전방 측면에서 내측으로 일정 거리 들어가서 그 결과 서브마운트 전방 측면을 포함하여 이루어지는 광학 신호 접속부 면과 단차지게 설치되며, 레이저 다이오드의 저면이 부착되는 서브마운트 표면에서 레이저 다이오드 전방 측면으로부터 레이저가 전방으로 방출되는 전방 경로에 대응하는 위치에 레이저 진행방향으로 전방 홈이 설치되는 것을 특징으로 하는 광학모듈이 개시된다.
본 발명에 따르면, 복수 레이저를 하나의 패키지에 근접 설치하여 렌즈 어레이를 사용하지 않는 구조를 형성하되, 단순화, 소형화, 집적화한 패키지형 구조를 이루어 제작 비용도 줄일 수 있고, 광학 접속부에서 레이저 다이오드를 보호하기 위해 마운트 측면과 단차를 둘 때 마운트 에지의 부정적 영향을 방지할 수 있다.

Description

광학모듈{OPTICAL MODULE}
본 발명은 광학모듈에 관한 것으로, 보다 상세하게는 전기적 신호를 받아 광신호를 출력하거나 광신호를 받아 전기적 신호를 출력할 수 있는 광학모듈 혹은 광통신의 송수신용 광학 서브어셈블리(optic sub assembly)에 관한 것이다.
대용량 콘텐츠 기반의 서비스 확대 및 스마트폰의 보급률의 급속한 증가 그리고 데이터 센터의 급증 등으로 데이터 트래픽에 대한 용량 증가 방안이 꾸준히 연구되고 있다. 이를 해결하기 위해 통신관련 국제 표준화 기구는 동일 파장 멀티채널 기술 및 파장분할 다중화 기술을 사용하는 표준안을 발표하고 많은 기관 및 연구자들은 이러한 기술들의 구현 방법을 연구하고 있다. 이러한 표준들과 기술들은 저가화, 고속화, 소형화 및 저전력 이슈를 해결해야 하며 네트워크를 구성하는 구성품인 광트랜시버 측면에서의 극복방안으로 레이저 어레이 기반 광송신기가 개발되고 실제 응용 분야에 사용되고 있다.
광송신기에서 레이저와 광도파로 사이의 광결합 효율을 높이기 위해서 일반적으로 렌즈를 사용한다. 렌즈를 사용하여 광결합을 구현하면 시스템의 특성에 따라 광결합 효율을 높이거나 허용범위(tolerance)를 늘리고 또는 둘 사이에 적정한 수준에서 최적회된 패키지 구조를 설계할 수 있다. 하지만 기존의 광섬유 어레이 및 광도파로 어레이와의 광결합을 위해 레이저와 레이저 사이의 간격을 250 um로 만들 경우 광결합에 사용하는 렌즈를 어레이 형태로 만들어야 하고 이로 인해 비용이 높아지는 단점이 발생한다. 렌즈 어레이의 제작 비용을 감소하기 위해 레이저 설치 간격(pitch)을 늘릴 경우 하나의 웨이퍼에서 제작 할수 있는 레이저의 개수가 감소하므로 레이저의 가격 상승을 초래한다.
기존 광학 엔진(optical engine)은 기본적으로 45도 미러(mirror)를 사용하기 때문에 광원(혹은 광검출기)과 광도파로(광섬유)와의 거리가 멀어 2개의 렌즈 혹은 1개의 렌즈를 사용한다. 이 경우 광결합을 위해 가이드 포스트(guide post), 래치(latch) 등 많은 기구물들이 삽입되므로 구조가 복잡하고 패키징 공정이 어렵게 되는 단점이 생긴다. 또한 기존의 광학 엔진은 대부분은 광다중화기(광역다중화기)를 사용하지 않는 광도파로 어레이를 사용하므로 다중 파장(multi wavelength)을 사용하는 시스템에 사용하기 부적합하다.
하나의 칩(chip)에 다수의 레이저가 형성된 경우 40G BASE-LR4나 100G BASE-LR4와 같이 파장 간격이 넓은 4개 파장을 사용하는 규격에는 사용하기 어려워 진다. 다수의 레이저를 하나의 칩에 구성하면 서로 다른 파장을 만들기 어려운 이유는 다음과 같다. 첫째 다수의 레이저가 동일한 활성층(active layer)을 사용하므로 넓은 이득 곡선을 얻어야 하는데 성장시 이러한 조건을 만족하기 어렵다. 둘째로 레이저는 공진기의 길이에 따라 발진 파장이 달라지는데 다수의 레이저가 하나의 칩에 구성되면 공진기의 길이를 다르게 만들기가 어렵다. 하나의 칩에서 비교적 넓은 범위로 레이저가 동작하도록 만들 수는 있으나 결국 제작 비용이 상승하는 단점이 발생하므로 현재 늘어나는 트래픽을 감당하기에는 어려운 점이 있다.
서로 다른 파장을 출력하기 위해서는 서로 독립적인 단일 레이저들을 하나의 마운트 위에 실장하여 레이저 어레이를 구현하는 방법을 사용할 수 있다. 이 경우 웨이퍼당 레이저 개수의 감소 없이 레이저 사이의 간격을 넓힐 수 있고, 렌즈 어레이의 간격도 넓힐 수 있어 렌즈 사이의 거리가 비교적 긴 저가의 렌즈 어레이를 사용하는 것이 가능하다. 그러나, 저가의 렌즈 어레이 사용에도 불구하고 기존의 패키지 방식을 사용하게 되면 패키지에 사용하는 부품, 패키징 소요 시간 및 패키징 비용 측면에서 여전히 단점을 갖는다.
일 예로 고속으로 동작하는 광 송신기의 경우 고속의 전기적 인터페이스와 높은 신뢰성을 보장하기 위해서 세라믹 피드스루(ceramic-feedthrough)를 사용하는 미니(Mini) DIL 형태의 패키지를 사용하는데 부품으로 사용하는 케이스의 가격이 고가이고 케이스 내부의 좁은 공간에서 작업을 하기 때문에 패키징 시간이 길어져 광학 서브어셈블리(OSA:optic sub assembly) 가격 자체가 상승하는 단점이 발생한다.
이런 문제점이 발생하는 근본적인 이유는 급격히 증가하는 데이터 트래픽으로 인해 물리계층을 연결하는 광트랜시버는 동작 측면에서는 고성능이 요구되는 반면 관리 측면으로는 네트워크를 구성하는 부품의 크기는 작아져야 하고 설비 비용의 문제로 가격은 낮아져야 한다는 모순적인 상황에서 기인한다.
이런 기존 기술 상황의 문제점 및 모순을 해결하기 위해서는 고속, 집적화의 고성능이면서 저가인 광학모듈이 필요하며, 이런 모듈을 위한 패키지 형태의 광통신 송수신용 광학 서브어셈블리가 있다면 바람직할 것이다.
대한민국 특허출원 10-2015-0165544: 광학 모듈 및 이를 포함하는 광학 엔진 미국특허공개 2004/0264884호: compact package design for vertical cavity surface emitting laser array to optical fiber cable connection. 미국특허공개 2006/0162104호: High speed optical sub-assembly with ceramic carrier.
본 발명은 상술한 기존 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 광도파로 어레이와의 호환을 위해서 단일 파장으로 동작하는 레이저 어레이를 사용하는 문제점과 멀티파장을 사용하기 위해 서로 다른 단일 파장으로 동작하는 복수 레이저를 어레이 형태로 만들어 렌즈 어레이를 사용하는 문제점을 해결할 수 있는 단순한 구조의 패키지형 광학모듈을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 본 발명은 패키지형 광학모듈을 형성한 경우에 스탬의 복수 레이저 다이오드의 전방 측면에서 전방으로 방출된 빛이 레이저 다이오드가 설치된 서브마운트에 의해 방해받지 않도록 하고, 레이저 다이오드의 후방 측면으로 레이저가 방출되는지 여부를 확인할 수 있도록 하는 마운트의 부가 구조를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 광학모듈은,
마운트, 마운트 위에 설치되는 레이저 다이오드 드라이버(LD Driver) 및 서브마운트(Sub-mount), 서브마운트 위에 설치되는 복수 개의 레이저 다이오드, 마운트에 설치되는 전기 신호 접속부(electrical interface), 전기 신호 접속부와 레이저 다이오드 드라이버의 신호 입출력 단자를 연결하고 레이저 다이오드 드라이버의 신호 입출력 단자를 서브마운트의 단자를 통해 레이저 다이오드에 연결하는 회로를 구비하여 이루어지는 광학모듈에 있어서, 레이저 다이오드의 전방 측면은 서브마운트 전방 측면에서 내측으로 일정 거리 들어가 서브마운트 전방 측면과 단차지게 설치되며, 서브마운트 표면에는 레이저 다이오드 전방 측면으로부터 방출되는 레이저광의 진행방향에 있는 서브마운트의 에지를 포함하는 부분에 레이저광의 진행 방해(산란, 굴절 및 반사 등)를 방지하는 전방 홈이 설치되는 것을 특징으로 한다.
서브마운트 전방 측면은 마운트 전방 측면과 정렬되어 광학 신호 접속부(optical interface) 접속면을 이룰 수 있고, 전방 홈은 특히 레이저가 방출되는 경로상에서 서브마운트 에지 부분을 포함하도록 하며, 일정 깊이의 홈이나, 레이저 다이오드 전방측면으로부터 서브마운트 에지까지 점점 깊이가 깊어지는 홈이 될 수 있다.
본 발명에서, 레이저 다이오드 후방 측면 주변에는 서브마운트에 오목한 홈이나 홀이 설치되어 후방에서 출력되는 레이저광의 진행을 방해(산란, 굴절 및 반사 등)하여 레이저 다이오드에 다시 입사되는 것을 방지한다. 그리고, 후방 측면 주변에 설치된 홈이나 홀은 출력되는 레이저광의 경로가 광감지센서(광검출기)의 입력부를 향하도록 설계하여 레이저 다이오드의 전방 출력광파워를 산출 가능하도록 할 수 있다.
본 발명에서 서브마운트 표면 중 레이저 다이오드 저면이 부착되는 영역은 일정 깊이의 설치홈이 설치될 수 있고, 전방 홈(전방 터널)은 이 설치홈으로부터 광학 접속부를 이루는 마운트 전방 측면까지 형성될 수 있다. 또한, 서브마운트 표면 중 레이저 다이오드 저면이 부착되는 영역에는 본딩 물질이 이미 형성되어 레이저 다이오드와 서브마운트의 부착을 용이하게 할 수 있다.
본 발명에서 전기 신호 접속부는 다른 요소와의 전기적 신호 교환이 이루어지는 접촉면을 의미할 수 있고, 전기 패드 및 비아를 포함하는 개념으로 생각할 수 있고, 전기 디지털 신호 접속부 및 전기 아나로그 신호 접속부로 구성될 수 있다.
본 발명에서 마운트로는 3차원 회로 구성이 가능한 전자회로기판(ECB: electrical circuit board)이 사용될 수 있고 전자회로기판(ECB)은 전기 패드 및 비아 사이의 독립적 동작을 위하여 절연성이 있는 것을 특징으로 한다. 또한, 전자회로기판은 고속신호 전달 특성, 열전달 특성 및 제작의 용이성을 위하여 하나 이상의 평면에 전기 패드 및 비아를 형성할 수 있는 것이 될 수 있다.
전기회로기판을 마운트로 사용하는 경우, 디지털 신호 접속부의 비아는 회로기판의 베이스층으로만 형성된 얇은 부분을 관통하도록 형성된 비아로 이루어질 수 있으며, 아나로그 신호 접속부의 비아는 회로기판의 베이스층과 커버층을 가지는 두꺼운 부분에 형성된 비아로 이루어질 수 있다. 이때, 레이저 다이오드 드라이버칩 및 서브마운트는 회로기판의 두꺼운 부분에 설치되는 것일 수 있다.
본 발명에 따르면, 멀티파장을 사용하기 위해 서로 다른 단일 파장으로 동작하는 복수 레이저를 하나의 패키지에 근접 설치하여 다수 개의 렌즈 혹은 렌즈 어레이를 사용하는 문제점을 해결할 수 있다.
또한, 동일 파장(표준 및 상업적인 허용 오차 범위 내에서)을 멀티채널로 사용하는 시스템에서 레이저 어레이(하나의 칩으로 이루어진 멀티채널 레이저)는 수율이 낮아 사용하기 어려운 경우에도 다수 개의 렌즈 혹은 렌즈 어레이의 사용 없이 단일 레이저(혹은 레이저 어레이 복수 개)를 어레이 형태로 사용 가능하도록 만든다.
또한, 레이저 어레이의 수율이 상용적으로 허용가능하다 하더라도 본 발명은 플립칩 본팅(flip-chip-bonding)이 가능하여 공정 시간 및 난이도를 낮추어 패키징 비용이 감소하는 장점이 생긴다.
따라서, 본 발명은 단일 칩 형태의 레이저를 어레이 형태(단일 레이저 복수 개 혹은 레이저 어레이 복수 개)로 만들어 사용함에 있어 전체적인 구조가 단순하고, 플립 칩 본딩 공정이 가능하고, 단일 렌즈 복수 개 혹은 렌즈 어레이를 사용할 필요가 없어 소형화 집적화한 패키지형 구조가 가능하고 제작 비용도 줄일 여지가 많게 된다.
본 발명에 따르면 패키지형 광학모듈을 형성하면서 복수 레이저 다이오드의 전방 측면에서 전방으로 방출된 빛이 레이저 다이오드의 전방 측면 보호를 위해 서브마운트의 전방 측면과 단차지게 이루어지는 경우에도 전방 홈(전방 터널)을 형성함으로써 레이저 다이오드에서 방출된 레이저광이 인접된 서브마운트 표면 및 부착 물질에 의해 불리한 영향을 받지 않을 수 있다.
도1은 본 발명의 일 실시예에 따른 구성을 박스 다이아그램을 이용하여 개략적으로 나타내는 구성개념도,
도2는 본 발명의 일 실시예를 나타내는 개략적 사시도,
도3은 본 발명의 일 실시예의 한 정단면을 나타내는 개략적 정단면도,
도4는 본 발명의 일 실시예의 서브마운트 및 레이저 다이오드 결합부를 나타내는 분해사시도,
도5 및 도6은 본 발명의 실시예를 이용하여 구성되는 광학엔진의 일 구성예를 나타내는 개략적 사시도로 광학모듈과 도파 블럭을 이격 상태로 표시한 도면이다.
이하 도면을 참조하면서 실시예를 통해 본 발명을 보다 상세하게 설명하기로 한다.
도1 내지 도3을 참조하면, 본 실시예의 광학모듈은, 회로기판(10), 이 회로기판 위에 설치되는 레이저 다이오드 드라이버칩(40:LD Driver chip) 및 복수 개의 레이저 다이오드(60:Laser Diode)를 설치하기 위한 서브마운트(50:Sub-mount), 서브마운트 위에 설치되는 복수 개의 레이저 다이오드(60), 회로기판(10)에 준비되는 전기 신호 접속부(electrical signal interface : 전기 신호 단자 및 비아 포함 개념임), 전기 접속부와 레이저 다이오드 드라이버칩(40)의 신호 단자를 연결하고 레이저 다이오드 드라이버칩(40)의 신호 단자를 서브마운트(50)의 단자를 통해 레이저 다이오드(60)에 연결하는 회로(도선)를 구비하여 일체형 패키지 형태로 이루어진다.
여기서 레이저 다이오드(60)는 전방 측면에서 레이저광을 방출하게 되며, 후방 측면으로도 전방 측면의 레이저광에 비해 미약하지만 일부 레이저광이 방출되는 레이저 다이오드를 채택한다.
회로기판(10) 전방 측면과 서브마운트(50) 전방 측면은 정렬되어 패키지에서 연속되는 전방 측면을 이루고 광학 신호 접속부(70)를 이룬다. 단, 레이저 다이오드 전방 측면은 서브마운트 전방 측면에서 내측으로 일정 거리 들어가서 그 결과 서브마운트 전방 측면을 포함하여 이루어지는 광학 신호 접속부(70: optical interface) 면과 단차지게 설치된다.
그리고, 도4에 개시된 바와 같이 레이저 다이오드의 저면이 부착되는 서브마운트 표면에서 레이저 다이오드 전방 측면으로부터 레이저가 전방으로 방출되는 전방 경로에 대응하는 위치에 레이저 진행방향으로 전방 홈(51)이 설치된다. 이때, 전방 홈(51)은 특히 레이저가 방출되는 경로 상에서 레이저 다이오드(80) 전방 측면부터 서브마운트(50) 에지 부분까지 일정 깊이 및 너비로 형성되어 있다. 다른 실시예에서는 일정 깊이가 아니고, 레이저 다이오드(60) 전방 측면으로부터 서브마운트(50) 에지까지 점점 깊이가 깊어지는 홈이 될 수도 있다.
이런 전방 홈(51)은 레이저 다이오드 전방 측면에서 방출되는 레이저광의 진행 방해(산란, 굴절 및 반사 등)를 방지하여 광학적 성능을 저해하는, 예를 들어 서브마운트나 접착제의 방해에 의해서 광학 신호 접속부에 접하는 도광판에 투입되는 광량이 적어져 광효율이 떨어지거나, 투입되어도 전파되지 못하고 오히려 노이즈를 만드는 등의 문제를 줄일 수 있다.
또한, 전방 홈(51)은 레이저 다이오드(60)를 서브마운트(50)에 부착시킬 때 접착제를 이용하는 경우, 접착제가 부착 영역에서 삐져나오는 경우에도 이 접착제가 흘러들어갈 공간을 마련하는 역할을 한다. 결과적으로 전방 홈(51)은 접착제가 부착 영역에서 삐져나와 레이저 다이오드(60)의 전방 측면에 달라붙어 전방 측면에서 레이저광이 나오는 것을 방해하는 문제를 방지하는 역할도 할 수 있다.
한편, 레이저 다이오드(60) 후방 측면 주변에는 서브마운트(50)에 오목한 홈(53)이나 홀이 설치되고, 이 홈(53) 내부에 광감지센서(광검출기: 미도시)가 설치되다. 광감지센서는 후방 측면에서 방출되는 레이저광의 세기가 일정 이상을 초과하면 이를 감지하여 센서에 연결된 신호선을 통해 외부에 신호를 주어 광학모듈 사용자가 문제점을 인식할 수 있도록 한다. 또한, 레이저 다이오드(60) 후방 측면 주변에는 서브마운트에 오목한 홈(53)이나 홀이 있어 레이저광의 진행 방해를 방지하는 역할 및 레이저 후방 출력 경계면의 경계조건 변화 방지의 역할도 수행한다.
실시예에 따라 서브마운트(50) 표면 중 레이저 다이오드 저면이 부착되는 영역(55)은 일정 깊이의 설치홈이 설치될 수 있지만 여기서는 설치면이 평평한 것을 사용한다. 이런 설치면에서 서브마운트에 레이저 다이오드를 설치할 때 정위치에 설치하기 위해 다소가 전후 좌우로 레이저 다이오드(60)를 이동시킬 수 있다. 이 실시예에서는 광감지센서가 서브마운트(50) 표면에 설치되지 않고 홀이나 홈(53)에 매립되므로 레이저 다이오드(60)의 이동시 방해되는 문제가 없다.
본 실시예에서 전기 신호 접속부는 전기 신호를 교환하는 다른 부품과의 전기적 신호 교환이 이루어지는 부분인 접촉면 혹은 접속면을 일반적으로 의미하지만 접속면에 드러난 전기 단자와 연결되어 회로기판을 관통하는 비아(23,33) 및 접속면 반대편 표면의 전기 단자(21, 31)를 포함하는 의미로 사용하기로 한다.
여기서 접속면은 회로기판(10)의 저면이며, 저면 일부는 전기 디지털 신호 접속부(20)를 이루고, 다른 일부는 전기 아날로그 신호 접속부(30)를 이룬다. 여기서 디지털 신호 접속부의 비아(23)는 회로기판의 베이스층(11: 하부층)으로만 형성된 얇은 부분을 관통하도록 형성된 비아로 이루어진다. 아나로그 신호 접속부의 비아(33)는 회로기판의 베이스층(11)과 커버층(13)을 가지는 두꺼운 부분에 형성된 비아로 이루어진다.
레이저 다이오드 드라이버칩(40) 및 서브마운트(50)는 회로기판(10)의 두꺼운 부분에 그들의 전기 단자를 위로 향한 채 나란히 설치되어 있으며, 회로기판(10)으로는 전자회로기판(ECB)이 사용되었다. 여기서 도시되지 않지만 전자회로기판의 저면에는 비아와 연결되는 전기 단자 혹은 전기 패드가 형성되고, 이들 패드와의 전기적 연결을 위해 전자회로기판의 저면에는 디지털 전기 신호를 주고받는 다른 부품 및 아날로그 전기 신호를 주고받는 다른 부품이 설치된다. 이들 다른 부품은 연성인쇄회로기판의 회로에서 발생하는 열을 제거하기 위한 히트 싱크의 역할도 할 수 있다.
전자회로기판 표면에서 전기 신호 접속부의 각 단자는 레이저 다이오드 드라이버(구동회로)칩의 일부 전기 단자와 프린트 도선(도전 패턴: 15) 및 본딩 와이어(17)로 연결되고, 다시 다른 레이저 다이오드 드라이버칩(40)의 전기 단자와 서브마운트(50)의 전기 단자는 다른 본딩 와이어(19)로 연결된다. 도시되지 않지만 서브마운트(50) 내에서 전기 단자는 레이저 다이오드(60)의 단자와 직접 접촉으로 신호가 연결된다.
따라서 전기 신호의 접속면에 접속된 다른 부품의 전기 신호가 입력되면 레이저 다이오드는 이를 받아 레이저광 신호를 발생시키고, 이를 외부 부품인 도광판을 통해 광케이블로 전달한다. 광수신기 형태의 실시예에서는 반대로 광케이블의 광신호가 본 발명의 광학모듈에 입수되어 전기 신호 접속부와 접속된 외부 부품의 전기 단자로 전기 신호가 출력될 수 있다.
전자회로기판이 사용되지 않는 실시예에서는 도3의 제일 아래층의 마운트는 자체가 히트 싱크의 역할을 하는 절연체 평면 블럭일 수 있다. 이런 평면 블록은 각종 패드 및 신호 연결 패턴들이 형성될 수 있는 재질, 가령, 실리콘 계열(Si), 세라믹 계열(Al2O3, AlN), 실리카 계열(SiO2), 일반 PCB 계열(Rogers, Tefron, FR-4 등)이 될 수 있다.
이런 본 발명 구성에서는 전기 디지털 신호 접속부와 전기 아날로그 신호 접속부의 패드 자체가 외부 부품과의 인터페이스로 직접 사용되어 광학모듈(광학 송수신용 서브어셈블리) 소형화, 직접화 및 고속신호선의 성능 최적화 구조를 이룰 수 있다.
이상 실시예에서 서브마운트(50)는 레이저 다이오드용으로 설치되나, 실시예에 따라 레이저 다이오드 드라이버용이 별도로 혹은 레이저 다이오드용과 일체로 형성될 수도 있다. 이런 형태 또한 마운트를 구성하는 물질 및 마운트의 기능에 따라 달라질 수 있다. 예를 들어 마운트가 주로 합성수지(예를 들면 PCB)로 구성된다면 일체형 서브마운트의 두 부분을 열적으로 분리하는 것이 상호간 열전달을 막을 수 있어 바람직하고, 마운트(10)와 서브마운트(50)는 열적으로 연결되어 있는 것이 바람직하다.
그러나, 다른 예로 마운트가 열전달이 좋은 물질(예를 들면 AlN, Si 등)로 구성된다면 마운트 자체가 서브마운트의 역할을 할 수 있으며 이런 경우, 분리 자체가 어려울 수 있다. 하지만 이런 경우에도 트랜치(trench)와 같은 분리구조를 사용하여 상호간 열적 잡음을 최소화할 수 있다.
드라이버용 서브마운트와 레이저 다이오드용 서브마운트는 본딩와이어 대신 비아를 통해서 바닥으로 연결될 수 있다. 이는 내부에서 발생한 열을 비아 및 바닥을 이용하여 외부로 방출하기 역할을 추가하기 위한 것이다. 마운트의 제작 물질이 주로 합성수지인 경우에는 비아가 바람직하지만 마운트의 제작 물질이 메탈, 세라믹 또는 실리콘 계열의 물질이라면 자체열전도도가 좋기 때문에 굳이 비아를 사용하지 않는 것이 열전달, 제작의 용이성 및 제작 비용 측면에서 바람직할 수 있다.
마운트에 접속되는 외부 부품이나 외부 요소의 예로는 외부 신호를 전달하는 고속신호라인(high speed signal lines)과 레이저 다이오드나 광검출기의 제어 및 성능을 모니터링하는 조절라인(control lines)을 들 수 있다.
마운트에 전기 소자가 함께 부착되는 경우 마운트에 전기적 회로가 구성될 수 있다. 예를 들어 전기 소자에 주입되는 전력 신호의 노이즈를 제거하기 위해 전기 필터를 설치할 수 있다. 또는 신호 레벨을 조절하기 위해 임피던스 매칭 회로와 같은 회로를 구성할 수 있다.
도5 및 도6은 이해를 돕기 위해 본 발명에서 기술한 광학모듈로서 광학 서브어셈블리(OSA)와 광학 신호 접속부를 통해 접속되는 외부 부품인 도광판 블럭(110)의 도광판(111) 및 광케이블 포트를 나타낸다. 물론 결합 형태는 이에 한정되는 것은 아니며, 이 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명에서 기술한 내용으로도 충분히 이해할 수 있을 것이다.
도5는 광 입출력부가 리셉터클(receptacle:130a)인 경우를 도시한 것이며, 출력 포트가 하나이므로 멀티채널로 동작시키는 경우 도광판 블럭(110)은 파장 다중화 역다중화 기능이 포함되어 있다.
도6은 광 입출력부가 패룰(ferrule:130b)인 경우를 도시한다. 마찬가지로 출력 포트가 하나이므로 멀티채널로 동작시키는 경우 도광판 블럭(110)은 파장 다중화 역다중화 기능이 포함되어 있다.
광 입출력부의 광학적 인터페이스가 앞선 예와 같이 MPO인 경우도 생각할 수 있으며, 이 경우 파이버 블럭(Fiber block)을 사용하고 파이버 어레이(fiber array)를 사용하는 방법이 바람직하다.
이상에서 본 발명은 기재된 구체적 실시예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한　것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.
10: 회로기판(마운트) 11: 베이스층
13: 커버층 15: 도전 패턴
17, 19: 본딩 와이어 20: 전기 디지털 신호 접속부
21, 31: 전기 패드 23, 33: 비아
30: 전기 아날로그 신호 접속부
40: 레이저 다이오드 드라이버칩
50: 서브마운트 51: 전방 홈
53: 홈 60: 레이저 다이오드
70: 광학 신호 접속부

Claims (9)

  1. 마운트, 상기 마운트 위에 설치되는 레이저 다이오드 드라이버(LD Driver) 및 서브마운트(Sub-mount), 상기 서브마운트 위에 설치되는 복수 개의 레이저 다이오드, 상기 마운트에 설치되는 전기 신호 접속부(electrical interface), 상기 전기 신호 접속부와 상기 레이저 다이오드 드라이버의 신호 입출력 단자를 연결하고 상기 레이저 다이오드 드라이버의 신호 입출력 단자를 상기 서브마운트의 단자를 통해 상기 레이저 다이오드에 연결하는 회로를 구비하여 이루어지는 광학모듈에 있어서,
    상기 레이저 다이오드의 전방 측면은 상기 서브마운트 전방 측면에서 내측으로 일정 거리 들어가 상기 서브마운트 전방 측면과 단차지게 설치되며,
    상기 서브마운트 표면에는 레이저 다이오드 전방 측면으로부터 방출되는 레이저광의 진행방향에 있는 상기 서브마운트의 에지를 포함하는 부분 및 접착제에 의한 레이저광의 진행 방해(산란, 굴절 및 반사)를 방지하고 레이저 경계면의 특성 변화를 방지하는 전방 홈이 설치되는 것을 특징으로 하는 광학모듈.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 레이저 다이오드 후방 측면 주변에는 상기 서브마운트 표면에 서브마운트 및 접착제에 의한 레이저광의 진행 방해(산란, 굴절 및 반사)를 방지하고 레이저 경계면의 특성 변화를 방지하는 오목한 홈이나 홀이 설치되는 것을 특징으로 하는 광학모듈.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 홈이나 홀에는 상기 레이저 다이오드의 후면광의 진행 경로에서 상기 레이저 다이오드의 후면광의 세기를 감지하는 광감지센서(광검출기)가 설치된 것을 특징으로 하는 광학모듈.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 광감지센서(광검출기)는 상기 홈이나 홀에 적어도 일부가 매립된 상태로 설치된 것을 특징으로 하는 광학모듈.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 마운트는 절연성이 있고 하나 이상의 평면에 전자회로를 구성할 수 있는 전전회로기판(ECB)으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 광학모듈.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 전기 신호 접속부의 접속면은 상기 전자회로기판의 저면이며,
    상기 전자회로기판의 표면에 상기 전기 신호 접속부의 전기 단자(패드)가 설치되고, 상기 접속면과 상기 전기 단자는 상기 전자회로기판을 관통하는 비아로 연결되고,
    상기 전기 단자와 상기 레이저 다이오드 드라이버칩의 신호 입출력 단자는 상기 전자회로기판 표면에 형성된 도전 패턴과 본딩 와이어 가운데 적어도 하나를 이용하여 연결되는 것을 특징으로 하는 광학모듈.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 전기 신호 접속부는 디지털 신호 접속부와 아날로그 신호 접속부로 구분되며,
    상기 디지털 신호 접속부의 비아는 상기 전자회로기판의 베이스층으로 형성된 얇은 부분을 관통하도록 형성된 비아로 이루어지고,
    상기 아나로그 신호 접속부의 비아는 상기 전자회로기판의 상기 베이스층과 커버층을 가지는 두꺼운 부분에 형성된 비아로 이루어지며,
    상기 레이저 다이오드 드라이버 및 상기 서브마운트는 상기 전자회로기판의 상기 두꺼운 부분에 설치되는 것을 특징으로 하는 광학모듈.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 서브마운트 표면 중 상기 레이저 다이오드의 저면이 부착되는 영역에는 일정 깊이의 설치 홈이 있고,
    상기 전방 홈은 상기 설치 홈으로부터 상기 서브마운트 전방 측면까지 형성됨을 특징으로 하는 광학모듈.
  9. 마운트, 상기 마운트 위에 설치되는 레이저 다이오드 드라이버(LD Driver) 및 서브마운트(Sub-mount), 상기 서브마운트 위에 설치되는 복수 개의 레이저 다이오드, 상기 마운트에 설치되는 전기 신호 접속부(electrical interface), 상기 전기 신호 접속부와 상기 레이저 다이오드 드라이버의 신호 입출력 단자를 연결하고 상기 레이저 다이오드 드라이버의 신호 입출력 단자를 상기 서브마운트의 단자를 통해 상기 레이저 다이오드에 연결하는 회로를 구비하여 이루어지는 광학모듈에 있어서,
    상기 레이저 다이오드의 전방 측면은 상기 서브마운트 전방 측면에서 내측으로 일정 거리 들어가 상기 서브마운트 전방 측면과 단차지게 설치되며,
    레이저광은 상기 레이저 다이오드의 전방 측면으로부터 방출되는 것을 특징으로 하는 광학모듈.
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